jetzt bekannten Enzyme sämtlich den +Abbau+, d. h. die Zerlegung
einer komplizierten in verschiedene einfache Verbindungen, bewirken.
+Aufbauende+ Enzyme sind meines Wissens bis jetzt überhaupt unbekannt.
Gerade die wichtigsten chemischen Vorgänge in der Pflanze sind jedoch
solche +Synthesen+, d. h. aufbauende Prozesse. Das ist der Unterschied
zwischen der Verdauung bei Pflanzen und bei Tieren: die Pflanze verdaut
+einfache+ Stoffe, wie Kohlensäure, Wasser und Stickstoff, zu sehr
komplizierten; das Tier aber verdaut komplizierte Nährstoffe (Fleisch,
Pflanzeneiweiß) zu einfachen Endprodukten (Aminosäuren). Freilich baut
dann auch der tierische Körper aus diesen Zerlegungsstoffen wieder
komplizierte Eiweißmoleküle des Blutes und Fleisches auf.
+Der Kommerzienrat+: Ich bin Ihnen, lieber Professor, für Ihre
interessanten Belehrungen sehr dankbar. Nun kann ich mir nur eine Sache
noch nicht recht vorstellen: wenn jede Pflanze während ihres Wachstums
Kohlensäure aus der Luft zieht, und wenn sich dieser Vorgang Jahr um
Jahr mit der ganzen, gewaltigen Pflanzendecke der Erde wiederholt: da
muß doch schließlich die Luft die geringe Menge Kohlensäure, welche
sie noch enthält, nach und nach ganz verlieren. Dann wäre wohl kein
Pflanzenwuchs und infolgedessen auch kein Tierleben mehr möglich.
+Der Professor+: Sie übersehen in Ihrer Schlußfolgerung nur die
wichtige Tatsache, daß alle von den Pflanzen aufgenommene Kohlensäure
schließlich doch wieder als solche in die Luft zurückströmt. Denn
fast alle Pflanzensubstanz fällt schließlich der +Verwesung+ anheim,
und dabei wird nahezu aller Kohlenstoff schließlich in Kohlensäuregas
verwandelt, welches in die Luft zurückströmt. Auch das faulende Holz
der Wälder unterliegt dieser Veränderung. Diejenige Pflanzensubstanz,
welche nicht unmittelbar verwest, wird entweder von Tieren gefressen
oder verbrannt oder allmählich in Kohle verwandelt und dann auch
verbrannt. Da bei der Verwesung des Tierkörpers auch Kohlensäure
entsteht, so ist in allen diesen Fällen das Endprodukt wieder die
Kohlensäure. Deshalb kann der Kohlensäuregehalt der Luft nicht
abnehmen. +Der Kohlenstoff vollendet also in der Natur einen ewigen,
sich immer wiederholenden Kreislauf.+
+Der Kommerzienrat+: Ich dächte aber, ich hätte einmal gelesen oder
gehört, daß die Luft in einer älteren Periode der Erdgeschichte reicher
an Kohlensäure gewesen sei. Damals, ich glaube, es war in der Zeit der
Entstehung der Steinkohlen, sollen ja aus diesem Grunde die Pilze und
Farnkräuter und Bärlappgewächse eine ungeheure Größe erreicht haben.
Ist dies richtig, so widerspricht es doch der Lehre vom Kreislauf des
Kohlenstoffs.
+Der Professor+: Ihr Einwand ist in der Tat richtig; während aber
diese, ich möchte sagen: +säkulare+ Abnahme des Kohlensäuregehaltes
der Luft Millionen von Jahren beansprucht hat, so können wir für
unsere geschichtlichen Zeiträume keine erkennbare Abnahme nachweisen.
Wir können also mit dieser Einschränkung die Lehre vom Kreislauf des
Kohlenstoffs wohl aufrechterhalten.
[Illustration: Abb. 49. Der Siegelbaum (~Sigillaria~), ein baumgroßes
Bärlappgewächs der Steinkohlenzeit.]
[Illustration: Abb. 50. ~Alethopteris lonchitidis~, ein
steinkohlenbildender Farn.]
+Der Kommerzienrat+: Woher stammten denn jene großen Kohlensäuremengen?
+Der Professor+: Man vermutet, daß die ursprüngliche Atmosphäre
hauptsächlich aus Kohlensäure und Stickstoff bestand, welche beiden
Gase von der erkaltenden Erdmasse ausgehaucht wurden. Ob Sauerstoff
schon dabei war, oder ob er erst durch Zersetzung der Kohlensäure
gebildet wurde, ist nicht sicher entschieden.
+Der Kommerzienrat+: Aber wohin sind diese großen Kohlensäuremengen
geraten?
+Der Professor+: Man vermutet, daß sie in den Kalkgebirgen stecken,
deren Gestein aus kohlensaurem Kalk besteht. Diese Gebirge und ihr
Material sind nämlich zweifellos erst nach jener Zeit entstanden, in
welcher die Luft so reich an Kohlensäure war.
+Der Kommerzienrat+: Da müßte man also annehmen, daß auf der Erde
ehemals gebrannter oder gelöschter Kalk vorhanden war, und daß dieser
sich mit der Kohlensäure allmählich zu kohlensaurem Kalk verbunden hat?
+Der Professor+: O nein, das ist ganz anders vor sich gegangen. Die
Kalkgebirge sind voll versteinerter Meerestiere; diese hätten niemals
auf gebranntem oder gelöschtem Kalk leben können, weil diese Verbindung
eine sehr scharfe, ätzende Base ist. Vielmehr weisen alle Umstände
darauf hin, daß bei der Entstehung des Kalksteins dem +Meer+ eine
wichtige Rolle zukommt. Untersucht man irgendeine Art von Kalkstein
oder Kreide unter dem Mikroskop, so erkennt man leicht, daß diese
Stoffe ganz und gar aus den Kalkschalen winziger Pflanzen (Kalkalgen)
und Tiere (Urtierchen) zusammengesetzt sind, die ohne Zweifel im Wasser
gelebt haben.
+Der Kommerzienrat+: Zugegeben; aber diese Erklärung kann doch
unmöglich für solche Kalkgesteine gelten, welche von hohen Berggipfeln,
wie z. B. von der Zugspitze, stammen.
+Der Professor+: Wenn Sie vom Gipfel der Zugspitze ein Stück
Wettersteinkalk abschlagen und mikroskopisch prüfen, so werden Sie
erkennen, daß es nahezu gänzlich aus den Schalen zweier Kalkalgen,
nämlich der Gattungen ~Gyroporella~ und ~Diplopora~, zusammengesetzt
ist.
+Der Kommerzienrat+: Also müßte auch der Gipfel der Zugspitze ehemals
Meeresboden gewesen sein?
[Illustration: Abb. 51. ~Diplopora annulata~, eine Kalkalge des
Wettersteingebirges.]
+Der Professor+: Dies ist ganz unbezweifelbar. Die Erhebung der Alpen
ist als ein Faltungs- und Schrumpfungsvorgang der Erdrinde erst in
sehr später Zeit (in der Tertiärzeit) erfolgt; es ist sogar möglich,
daß in dieser Zeit bereits das jüngste aller irdischen Geschöpfe, der
Mensch, vorhanden oder in der Entwicklung begriffen war. Vorher waren
die Alpenlande ebener Boden, eingetrockneter Meeresboden. Und in dem
Meer, das ehemals diesen Boden überdeckte, lebten und starben jene
Kalkalgen in ungeheuren Mengen. Die toten sanken darin langsam zu
Boden und verwesten; aber ihre Kalkschalen konnten nicht verwesen und
bildeten einen tiefen und dicken Schlamm, aus welchem allmählich durch
Austrocknung und Erhärtung der Kalkstein wurde.
+Der Kommerzienrat+: Dies klingt sehr wunderbar, ist aber immerhin
verständlich. Aber wie soll ich mir vorstellen, daß die Kalkschalen der
Algen sich mittels der Kohlensäure der Luft gebildet haben? Denn so war
es doch, so soll doch der ehemals so große Kohlensäuregehalt der Luft
sich vermindert haben?
+Der Professor+: Auch dieser Vorgang ist an lebenden Kalkalgen
recht klar erforscht worden. Diese Kalkalgen können nur in einem
Wasser leben, welches sogenannten doppeltkohlensauren Kalk gelöst
enthält. Dies ist eine chemische Verbindung von kohlensaurem Kalk
mit Kohlensäure; sie unterscheidet sich von kohlensaurem Kalk (der
in Wasser unlöslich ist) durch ihre beträchtliche Löslichkeit. Die
Kalkalgen nun, als Pflanzen, brauchen zu ihrer Ernährung Kohlensäure.
Da sie nicht in der Luft leben, sondern im Wasser, so entziehen sie
ihren Kohlensäurebedarf aus dem doppeltkohlensauren Kalk, welcher in
ihrer wässerigen Umgebung gelöst ist. Dadurch verwandelt sich aber der
lösliche doppeltkohlensaure Kalk in unlöslichen kohlensauren Kalk,
der nun auf irgendeine Weise zum Vorschein kommen muß. Die allzeit
erfinderische Natur verwendet ihn zum Bau steinerner Gehäuse und
Stützgerüste: der Kalkschalen dieser Algen.
+Der Kommerzienrat+: Das ist freilich ein merkwürdiger Vorgang, auf den
man durch bloßes Nachdenken nicht kommen kann. Nun fragt sich bloß, wie
die Kohlensäure der Luft dazu kommt, als doppeltkohlensaurer Kalk in
das Wasser einzutreten?
+Der Professor+: Diese Frage ist durch die Geologie recht zuverlässig
beantwortet worden. Das Regenwasser löst beim Niederfallen um so
mehr Kohlensäure auf, je kälter es ist und je reicher die Luft an
Kohlensäure ist. Diese Lösung wirkt auf die meisten Gesteine zersetzend
ein und entzieht ihnen langsam, aber sicher alle Basen, indem es diese
in doppeltkohlensaure Salze verwandelt und in gelöster Form fortführt.
Der Kalkgehalt unserer Kalkgebirge stammt also vermutlich aus den
Urgneisen und vielleicht auch aus den älteren Graniten. Die Kohlensäure
stammt aus der Luft.
+Der Kommerzienrat+: Wie kam aber die Kohlensäure in die Luft?
+Der Professor+: Sie ist ein Entgasungsprodukt der erkaltenden Erde.
Noch heute strömt die Erde an allen Orten früherer vulkanischer
Tätigkeit große Mengen von Kohlensäure aus (z. B. in der Eifel am
Rhein). Da die vulkanischen Vorgänge in früheren Erdperioden viel
stärker und weiter verbreitet waren, so muß dadurch auch viel mehr
Kohlensäure in die Luft gekommen sein. Noch heute hält dieses aus der
Erde kommende („juvenile“) Kohlensäuregas dem durch den Pflanzenwuchs
verbrauchten das Gleichgewicht, so daß der Kohlensäuregehalt der Luft
nicht merklich abnimmt.
+Der Kommerzienrat+: Da sollte man eigentlich erwarten, daß die Luft
im Winter mehr Kohlensäure enthält als im Sommer, weil im Winter der
Verbrauch durch die Pflanzen größtenteils wegfällt, während der Zustrom
aus dem Erdinnern doch in gleicher Stärke weiter besteht.
+Der Professor+: Ihre Vermutung ist tatsächlich richtig (vgl. Jost,
Pflanzenphysiologie, in Strasburgers Lehrbuch der Botanik, 11. Aufl.,
S. 186). In 10000 Liter Luft sind im Winter 3,0 bis 3,6, im Sommer nur
2,7 bis 2,9 Liter Kohlensäure enthalten.
+Der Kommerzienrat+: Ich wundere mich jetzt geradezu, daß der
Kohlensäuregehalt der Luft nicht fortwährend +größer+ wird. Denn die
von den Pflanzen verzehrte Luftkohlensäure gelangt doch, wenn die
Pflanzen verwesen, wieder unvermindert in die Luft zurück; und die
gewaltigen Kohlensäuremengen, welche der Erde entströmen, kommen doch
hinzu.
+Der Professor+: Sie vergessen, daß der Kreislauf der Kohlensäure sich
in einer Bahn vollzieht, welche, sozusagen, nicht ganz dicht hält.
Sie hat zwei undichte Stellen, an welchen viel Kohlensäure aus dem
Kreislauf nach außen sickert: die eine Stelle ist Ihnen schon bekannt,
es ist die Bildung der Kalkgesteine aus dem Meeresbodenschlamm. Das
andere Leck in der Bahn des Kreislaufs der Kohlensäure ist die Bildung
der +Kohlenlagerstätten+ der Erde. Hier verwandeln sich ungeheure
Mengen von Pflanzensubstanz durch mangelhafte Verwesung in Torf,
Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit und Graphit und binden so eine Menge
Kohlenstoff in der Erdrinde, der ehedem als Kohlensäuregas in der Luft
war.
+Der Kommerzienrat+: Sie erwähnten vor einiger Zeit, daß der
Sauerstoffgehalt der Luft möglicherweise auf jene großen
Kohlensäuremengen zurückzuführen ist, welche früher in der Luft
enthalten waren. Wie wäre dies zu erklären?
+Der Professor+: Wenn die Kohlensäure durch Kalkalgen gebunden und
als Nahrung aufgenommen wurde, so muß eine entsprechende Menge von
Sauerstoff von ihnen abgeschieden worden sein. Dieser Sauerstoff, das
Verdauungsprodukt der kohlensäureverzehrenden Pflanzen, kann nur in die
Luft entwichen sein.
+Der Kommerzienrat+: Freilich haben dieselben Pflanzen zum Zweck der
+Atmung+ Sauerstoff verbraucht und Kohlensäure abgeschieden. Aber
anscheinend ist die Atmung der Pflanzen weniger rege als ihre Ernährung.
+Der Professor+: So ist es tatsächlich. Wohl werden durch die
Atmung, namentlich durch die der Bodenbakterien, ungeheure Mengen
Kohlensäuregas in die Luft geschickt; aber diese Mengen sind dennoch
verschwindend klein im Verhältnis zu denjenigen, welche bei der
Ernährung derselben Pflanzen verbraucht werden. Für die Bewegung des
Sauerstoffs gilt natürlich dasselbe im umgekehrten Sinn: bei der
Ernährung wird viel mehr Sauerstoff frei, als bei der Atmung verzehrt
wird.
+Der Kommerzienrat+: Das Nebeneinanderbestehen dieser beiden Vorgänge,
der Atmung und der Ernährung, mit ihren entgegengesetzt verlaufenden
Stoffwechselprozessen erscheint einem doch recht unverständlich. Was
hat es für einen Sinn, daß bei der Atmung einer Pflanze Kohlensäure
entbunden wird, welche von derselben Pflanze zum Zweck der Ernährung
wieder verbraucht wird?
[Illustration: Abb. 52. Aus den abgeschnittenen Stielenden der
Wasserpflanze ~Helodea canadensis~ entweicht im Sonnenlicht
Sauerstoffgas.]
+Der Professor+: Der Sinn dieser einander widersprechenden
Vorgänge ist in den thermochemischen Beziehungen, also in den
Bewegungen der Wärme bei diesen chemischen Prozessen, zu suchen. Der
Ernährungsvorgang ist ein endothermischer Prozeß; bei der Spaltung
der Kohlensäure wird Energie (in Form von Sonnenlicht) verbraucht.
Der Atmungsvorgang ist dagegen ein exothermischer Prozeß, bei welchem
Energie frei wird. Diese freiwerdende Energie wird von der Pflanze
verbraucht, um ihre sämtlichen +Bewegungen+ zu bestreiten, nämlich die
Wachstumsbewegungen, das Aufrichten und Strecken, das Entrollen der
Blätter aus den Knospen usw. Bewegungen erzeugen wir ja auch in den
Maschinen durch freiwerdende Energie, z. B. in der Dampfmaschine durch
die freiwerdende Wärme der brennenden Kohlen. Diese Wärme ist, nebenbei
bemerkt, nichts anderes als die Energie des Sonnenlichts, welche in
der Karbonzeit in den Blättern der Steinkohlenbäume die Kohlensäure
in Kohlenstoff und Sauerstoff gespalten hat. Indem wir die Kohle
verbrennen, gewinnen wir diese aufgestapelte Sonnenenergie als Wärme
wieder.
+Der Kommerzienrat+: Wenn ich Sie also recht verstehe, so
atmet die Pflanze nur, um dadurch Verbrennungsenergie für ihre
Wachstumsbewegungen zu gewinnen?
+Der Professor+: Daß sie +nur+ deshalb atmet, wäre wohl zu viel gesagt.
Denn die Atmung wird, wie bei den Tieren, wohl auch die Reinigung des
Körpers durch Oxydation unbrauchbarer Stoffe bewirken.
+Der Kommerzienrat+: Nach allem, was Sie soeben gesagt haben, könnte
man wohl auch von einem +Kreislauf der Wärme+ sprechen? Denn die Wärme,
welche bei der Verbrennung der Kohlen an die Natur zurückgegeben wird,
ist doch nichts anderes als die Sonnenenergie, welche ehemals die
Kohlensäure in Kohlenstoff und Sauerstoff spaltete?
+Der Professor+: So ist es allerdings; aber die Bezeichnung
„+Kreislauf+“ können wir für diesen Weg der Wärme doch nicht gut
anwenden, weil diese Wärme nicht wieder an ihren ursprünglichen Platz
(die Sonne) zurückgelangt. Nach dem bisherigen Stand unseres Wissens
ist es ganz unmöglich, daß die Wärme von einem kälteren auf einen
wärmeren Körper übertragen wird. Diese Tatsache ist deshalb wichtig,
weil die Umwandlung der Wärme in die Energie der Bewegung nach unseren
Erfahrungen nur bei ihrem Übertritt von einem Körper auf einen anderen
möglich ist. Also haben alle Bewegungen, welche wir überhaupt kennen,
ihren letzten Ursprung darin, daß Wärme (und zwar verwandelte oder
aufgespeicherte Sonnenwärme) von einem wärmeren auf einen kälteren
Körper übergetreten ist.
+Der Kommerzienrat+: Meinen Sie damit auch z. B. die Bewegung eines
Wasserrades im Fluß?
+Der Professor+: Ja. Das Wasserrad kann nur so lange getrieben werden,
als das Wasser bergab läuft. Das Wasser läuft aber nur so lange bergab,
als es durch Regengüsse aus den Wolken auf die Gipfel der Berge
befördert wird. Es ist die Sonnenwärme, welche das zu Tal geflossene
Wasser immer wieder in Dampf- und Dunstform auf Wolkenhöhen erhebt. Sie
ist es also letzten Endes, welche das Wasserrad treibt.
+Der Kommerzienrat+: Wie ist es aber mit der Bewegung eines
Elektromotors, in den ich elektrischen Strom sende? Das hat doch gewiß
nichts mit der Sonnenwärme zu tun?
+Der Professor+: Doch insofern, als Sie Elektrizität auf keine
andere Weise erzeugen können als durch Umwandlung aus Sonnenwärme:
denn Sie müssen die Dynamo entweder mit Wasserkraft betreiben, deren
Zusammenhang mit der Sonnenwärme wir soeben dargelegt haben; oder Sie
verwenden Dampfmaschinen oder Gasmotoren, deren Energie aus der Kohle
stammt, also wieder indirekt aus der Sonne. -- Alle Energie stammt von
der Sonne und ist in ihrer Entstehung an die Bedingung gebunden, daß
die Sonne ihre Wärme an einen kälteren Körper abgibt; denn nur bei
diesem Übergang können Umwandlungen in andere Energieformen erfolgen.
+Der Kommerzienrat+: Dann müßte also die Welt einmal zum Stillstand
kommen, wenn alle Körper ihre Temperatur gegenseitig ausgeglichen
haben, weil dann keine Wärme mehr von einem wärmeren auf einen kälteren
Körper übertreten könnte. Widerspricht dies nicht dem Gesetz der
Erhaltung der Energie? Denn die Wärme ist dann doch in der Welt noch
vorhanden, nur ist sie nicht mehr in Arbeit umwandelbar.
+Der Professor+: Der Streit über diese Frage (des Physikers
+Boltzmann+), ob die Welt am „Wärmetod“ zugrunde gehen wird oder nicht,
ist auch unter den Gelehrten noch nicht entschieden. Für uns ist sie
deshalb nicht gerade aktuell, weil der Sonnenball ein so ungeheures
Reservoir von Energie darstellt, daß das Menschengeschlecht keine
„Energieteuerung“ erleben wird.
12. Das periodische System der Elemente.
(Ein Gespräch zwischen einem Chemiker und einem Studenten.)
+Der Chemiker+: Sie möchten also gern von mir wissen, ob und wie die
chemischen Eigenschaften der Elemente mit ihren +Atomgewichten+ (vgl.
das 4. Kapitel) zusammenhängen.
+Der Student+: Ja, denn ich bilde mir ein, diesem Zusammenhang bereits
auf die Spur gekommen zu sein. Ich glaube entdeckt zu haben, daß die
chemischen Elemente um so +metallischere+ Eigenschaften haben, je
größer ihr Atomgewicht ist.
+Der Chemiker+: Diese Entdeckung läßt sich freilich bestreiten. Ich
führe Ihnen zum Beleg meines Widerspruchs drei nichtmetallische
und drei ausgesprochen metallische Elemente an, deren Atomgewichte
das Gegenteil beweisen könnten: die Metalle Lithium, Natrium und
Magnesium haben die (abgerundeten) Atomgewichte 7, 23 und 24; die
nichtmetallischen Elemente Phosphor, Schwefel und Brom haben die viel
höheren Atomgewichte 31, 32 und 80!?
+Der Student+: Meine Vermutung gründete sich darauf, daß die
Mehrzahl der hohen Atomgewichte doch unzweifelhaft zu metallischen
Elementen gehört, während die Mehrzahl der niederen Atomgewichte den
nichtmetallischen Elementen eigen ist.
+Der Chemiker+: In dieser unbestimmten Form ausgesprochen, ist Ihre
Ansicht zweifellos richtig und enthält ein Naturgesetz. Nur, sobald
Sie dieses Gesetz genau beschreiben wollen, so daß es ohne Ausnahme
gelten soll --: da entschlüpft es Ihnen unter den Händen und läßt sich
nicht fassen. Dies ist in einer sehr merkwürdigen Tatsache begründet,
welche zuerst im Jahr 1865 von John A. B. Newlands erkannt wurde.
Er ordnete die chemischen Elemente nach der Größe der Atomgewichte
in eine fortlaufende Reihe derart, daß die Reihe mit dem kleinsten
Atomgewicht begann und mit dem größten endigte. Er fand nun, daß zwar
die benachbarten Elemente keine besonders deutliche Ähnlichkeit in
ihren Eigenschaften zeigten, daß aber diese Ähnlichkeit ganz auffallend
bemerkbar wurde, wenn man sieben Elemente übersprang. Also das +achte+
war dem +ersten+, das +neunte+ dem +zweiten+, das +zehnte+ dem dritten
Element ähnlich usw., und diese Ähnlichkeit wiederholte sich beim
fünfzehnten Element mit dem ersten und achten, beim sechzehnten mit dem
zweiten und neunten, usf. -- Newlands nannte seine Entdeckung deshalb
das +Gesetz der Oktaven+. Damit Sie sich von der Richtigkeit überzeugen
können, schreibe ich Ihnen den Anfang der Oktavenreihe hier und setze
über den Namen jedes Elements sein Atomgewicht:
7 9 11 12 14 16 19
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor
23 24 27 28 31 32 35,4
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor
39 40 44 48 51 52 55
Kalium Kalzium Skandium Titan Vanadin Chrom Mangan
Außerdem habe ich in jede Zeile nur sieben Elemente geschrieben
und die drei Zeilen so untereinander gesetzt, daß die ähnlichen
Elemente untereinander zu stehen kommen. Ich weiß nicht, ob Ihnen die
Ähnlichkeit dieser untereinanderstehenden Elemente überall überzeugend
klar ist.
+Der Student+: Ich könnte dies eigentlich nur von den drei Elementen
sagen, welche ganz links stehen. Sie sind mir als +Alkalimetalle+
wohlbekannt.
+Der Chemiker+: Um die Ähnlichkeit zu erkennen, bedarf es nur eines
kleinen Fingerzeigs: Sie müssen auf die +Wertigkeit+ achten (vgl. das
4. Kapitel). Die Elemente der ersten Gruppe (von links) sind Ihnen
zweifellos als +einwertig+ bekannt: jedes Atom von ihnen vermag in
einer Säure nur +ein+ Atom Wasserstoff zu ersetzen. Wenn Sie nun auch
nur wenig mit den Eigenschaften der übrigen Elemente vertraut sind,
so werden Sie leicht erkennen, daß die Elemente der zweiten Gruppe
(von links) sämtlich zweiwertig, die der dritten Gruppe dreiwertig,
der vierten vierwertig sind. Die Elemente der drei letzten Gruppen
treten, wie Ihnen bekannt sein wird, in verschiedenen Wertigkeiten
auf. Untersucht man aber ihre +beständigsten+ Verbindungen, so findet
man eine sehr auffallende Tatsache: in ihnen sind die Elemente der
fünften Gruppe entweder fünfwertig oder dreiwertig, die der sechsten
Gruppe entweder sechswertig oder zweiwertig, die der siebenten entweder
sieben- oder einwertig.
+Der Student+: Dies ist ganz unbegreiflich wunderbar, da wir doch bei
der Zusammenstellung der Oktaven nur von den Atomgewichten ausgegangen
sind und auf die Wertigkeit gar keine Rücksicht genommen haben.
+Der Chemiker+: Beachten Sie auch, daß die Wertigkeit nicht nur von
links über die Mitte nach rechts stetig und gleichmäßig ansteigt,
sondern auch von rechts nach links, allerdings nur bis zur Mitte.
+Der Student+: Es ist gerade so, als ob die Natur zwischen links und
rechts keinen Unterschied gelten lassen wollte.
+Der Chemiker+: Dieser Eindruck wird noch durch die Tatsache verstärkt,
daß die Elemente der +vierten+ Gruppe ganz überwiegend, in ihren
meisten Verbindungen, +vierwertig+ sind. Die vierte Gruppe ist als
Mittelgruppe sowohl von links als auch von rechts aus die vierte,
wodurch sich dieses Überwiegen der Vierwertigkeit sehr interessant
erklärt.
+Der Student+: Bezieht sich die Ähnlichkeit der Elemente jeder solchen
Gruppe auch noch auf andere Eigenschaften als die Wertigkeit?
+Der Chemiker+: Selbstverständlich! Sie umfaßt alle Eigenschaften, und
zwar nicht bloß der Elemente selbst, sondern auch ihrer Verbindungen.
Also: die Elemente der ersten Gruppe sind einander nicht bloß
darin ähnlich, daß sie leichte Metalle sind, welche das Wasser bei
gewöhnlicher Temperatur zersetzen, sondern auch ihre Verbindungen (z.
B. mit Chlor) haben eine unverkennbare Ähnlichkeit in Aussehen und
Kristallform, Wasserlöslichkeit, Schmelzpunkt usw.
+Der Student+: Gilt nun dieses Newlandssche Gesetz der Oktaven auch für
alle übrigen Elemente, die Sie oben nicht angeschrieben haben?
+Der Chemiker+: Es gilt für alle Elemente; aber es hat vieler
Untersuchungen bedurft, um dies klar zu erkennen. Es war das Verdienst
des russischen Chemieprofessors Mendelejeff (von der Universität St.
Petersburg) und des Deutschen Lothar Meyer, hier einige Klarheit
geschaffen zu haben. Die Schwierigkeiten beginnen nämlich gerade da,
wo unsere dritte Periode endigt, also hinter dem Element +Mangan+.
Dieses und das vorhergehende +Chrom+ gleichen den beiden übergeordneten
Elementen ihrer Gruppen bei weitem nicht in dem Grade, wie man erwarten
sollte, wenn auch in der Wertigkeit und in den sauerstoffreichsten
Oxyden eine unverkennbare Ähnlichkeit besteht. Verlängert man aber
die dritte Periode von 7 auf 17 Elemente, so zeigt sich sowohl in den
Eigenschaften der ersten als auch der letzten Glieder dieser 17teiligen
Periode eine geradezu verblüffende Ähnlichkeit mit den Gliedern der
beiden kurzen Perioden. Diese „große“ Periode heißt also (unter
Verwendung der Abkürzungszeichen für die Namen der Elemente):
~K~ ~Ca~ ~Sc~ ~Ti~ ~V~ ~Cr~ ~Mn~ ~Fe~ ~Co~
~Ni~ ~Cu~ ~Zn~ ~Ga~ ~Ge~ ~As~ ~Se~ ~Br~.
+Der Student+: Aber 17 Elemente können doch nicht mit 7 zur
Deckung gebracht werden? Wie kann man in dieser Anordnung von
korrespondierenden Eigenschaften sprechen?